影響鑄鐵組織和性能的關(guān)鍵是碳在鑄鐵中存在的形式、形態(tài)、大小和分布。鑄鐵的發(fā)展，主要是圍繞如何改變石墨的數(shù)量、大小、形狀和分布這一中心問題進(jìn)行的。因此，首先應(yīng)研究鑄鐵中石墨的形成過程及其影響因素。鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強(qiáng)；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時(shí)易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個(gè)價(jià)電子中，只有一個(gè)價(jià)電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 
前面我們已討論過化合態(tài)的滲碳體，它若加熱到高溫，便會(huì)分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態(tài)的滲碳體只是一種亞穩(wěn)定相，而游離態(tài)的石墨則是一種穩(wěn)定相。一般，在鐵碳合金的結(jié)晶過程中，因?yàn)闈B碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時(shí)所需的原子擴(kuò)散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。但在擴(kuò)散時(shí)間足夠的條件下，或在合金中含有可促進(jìn)石 墨形成的元素(如硅等)時(shí)，在合金中便會(huì)直接自液體或奧氏體中析出石墨。實(shí)踐證明，成分相同的合金在冷卻時(shí)，冷卻速度愈快，析出滲碳體的可能性愈大；冷卻速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。

特種鑄鐵一般是指具有特殊使用性能的鑄鐵。主要包括耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕鑄鐵。為了使鑄鐵具有這些特殊的使用性能，就必須加入數(shù)量不等的各種合金元素。因此，就化學(xué)成分而言，它們又屬于合金鑄鐵的范疇。通常加入的合金元素有：硅、錳、磷、鋁、鉻、鉬、鎢、銻、硼、釩、鈦等，其中硅、錳、磷是鑄鐵中的常見元素，但在特種鑄鐵中它們的含量往往超出普通鑄鐵中的一般含量，只有這樣，才有明顯的合金化作用。在工程上有些零件是在高溫下工作的，如加熱爐的板和爐柵、熱風(fēng)管、熔化用鑄鐵坩堝、退火箱、鍋爐配件等。這些零件不但要有一定的高溫強(qiáng)度，而且應(yīng)有一定的抗氧化性和抗生長能力。在石油、化工、化肥等工業(yè)部門中，許多零件和設(shè)備要求有較好的抵抗腐蝕破壞的能力，以保證有較長的使用壽命。
耐磨鑄鐵根據(jù)其工作條件的不同可分為兩大類：在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為減磨鑄鐵；在干摩擦條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為抗磨鑄鐵。在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵的基體組織必須是珠光體，并在基體上鑲嵌有很硬的組織顆粒。石墨應(yīng)是細(xì)小均勻分布的，并且不出現(xiàn)晶間石墨。僅就耐磨性來說，球狀石墨比片狀的好，因?yàn)樗鼫p少了對(duì)基體的消弱作用，而保留了有利潤滑的優(yōu)點(diǎn)。加入合金元素可以促進(jìn)形成珠光體基體，提高基體硬度和強(qiáng)度，保證硬顆粒牢固地鑲嵌在基體上。這種耐磨鑄鐵根據(jù)用途又分為機(jī)床用耐磨鑄鐵和動(dòng)力機(jī)械用耐磨鑄鐵兩種。